JP3306707B2 - 推進管の摩擦低減工法及び推進管摩擦低減装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中にトンネル等
の横坑を構築したり或いは下水用，電気用又はガス用等
の管きょを構築するために使用される推進管の摩擦低減
工法及び推進管摩擦低減装置に関し、特に、掘進機の後
に続いて推進される推進管の摩擦抵抗を低減するために
使用される推進管の摩擦低減工法及び推進管摩擦低減装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、土圧系式セミシールド機，泥
水加圧式セミシールド機及び泥濃式セミシールド機等の
セミシールド機乃至はこれらの機械を使用したセミシー
ルド工法は、適用土質も広く、また操作性にも富んでい
ることから、地中にトンネル等の横坑を構築したり下水
用等の管きょを構築する場合に広く使用されている。こ
うしたセミシールド工法においては、カッターヘッドが
先端に設けられた掘進機により地中を掘削しながら、こ
の掘進機の後端に推進管を連続させ、該推進管の後端を
掘進機側に例えばジャッキ等の押圧装置により押圧し
て、徐々に前進させ、所定の距離が前進した場合には、
さらに後続の推進管を配設し、該推進管を押圧装置で押
圧しながら、順番に推進管を連続して布設して行く。

【０００３】しかしながら、上述のように掘進機で掘進
される距離が長くなるにしたがって推進管の数も増大す
ることとなり、地盤と推進管との摩擦抵抗は増大する。
したがって、長距離に亘って横坑を構築したり下水用等
の管きょを構築する場合には、増大した摩擦抵抗に勝る
大型のジャッキ等を使用するか、或いは、こうした摩擦
抵抗を抑制する必要がある。しかしながら、大型のジャ
ッキを使用する場合には、これに付属する各種の設備も
大型化するとともに推進管が破壊される場合があること
から、従来こうした地盤と推進管との摩擦抵抗を低減し
又は抑制するための方法が提案されている。例えば、推
進管に多数の透孔を形成するとともに、これらの透孔か
ら滑材を該推進管の外側に注入させる方法は、こうした
滑材により上記摩擦抵抗を低減又は抑制させるための方
法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法では、摩擦抵抗が少ない場合でも絶えず滑材が注
入されることから、極めて大量の滑材を用意する必要が
あり、コスト高とならざるを得ない。

【０００５】そこで、本発明は、上述した従来の推進管
の摩擦低減工法が有する課題を解決するために提案され
たものであって、地盤と推進管との摩擦抵抗が増大した
場合にのみ滑材を注入し、過剰に滑材が注入されない新
規な推進管の摩擦低減工法及び推進管摩擦低減装置を提
案することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために提案されたものであって、第１の発明（請
求項１記載の発明）は、推進管の摩擦低減工法に係るも
のであって、カッターヘッドが先端に設けられた掘進機
により地中を掘削する掘削工程と、該掘削機の後端に連
続する推進管を上記掘削機側に押圧する押圧工程と、上
記掘削機の後端又は該掘削機と推進管との間の何れかか
ら該推進管の外周側に第１の滑材を注入する第１の滑材
注入工程と、上記推進管に生じた歪みを検出する歪み検
出工程と、上記推進管の中途部から該推進管の外周側に
第２の滑材を注入する第２の滑材注入工程と、を備えて
なるものであって、上記歪み検出工程は、上記推進管の
内側面に着脱可能となされた固定部材を介して取り付け
られる歪みセンサによりなされ、上記第２の滑材注入工
程は、この歪みセンサによる歪みの検出結果にしたがっ
て、作業者により第２の滑材の注入の開始及び停止が遠
隔操作されることを特徴とするものである。

【０００７】また、第２の発明（請求項２記載の発明）
は、推進管摩擦低減装置に係るものであって、カッター
ヘッドが先端に設けられた掘進機の後端又は該掘進機と
該掘進機の後端に続く推進管との間の何れかに設けられ
第１の滑材を推進管の外周側に注入する第１の滑材注入
装置と、上記掘進機の後端に連続する推進管を該掘進機
側に押圧する押圧装置と、上記押圧装置による押圧速度
を検出する速度検出装置と、上記推進管の中途部から該
推進管の外周側に第２の滑材を注入する第２の滑材注入
装置と、上記掘進機に続く多数の推進管の内周面に着脱
可能となされた固定部材を介して取り付けられ該推進管
に生じた歪みを検出する歪み検出装置と、上記速度検出
装置により検出した押圧装置の押圧速度に応じて上記第
１の滑材注入装置による第１の滑材の注入量を制御する
注入量制御装置と、上記歪み検出装置による歪みの検出
結果に応じて上記第２の滑材注入装置による第２の滑材
の注入を遠隔操作にて開始又は停止させるコントローラ
と、を備えてなることを特徴とするものである。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
推進管摩擦低減装置ついて、図面を参照しながら詳細に
説明し、推進管の摩擦低減工法についても併せて説明す
る。

【００１１】図１は、摩擦低減システム全体を模式的に
示す模式図であり、図１中、１は、掘進機であり、この
掘進機１の先端には円筒状に成形された先端側シールド
筒２が配設され、この先端側シールド筒２の後端には、
後端側シールド筒３が連結されている。そして、上記先
端側シールド筒２の先端には、多数の切羽４ａが固定さ
れたカッターヘッド４が回転可能に取り付けられてい
る。なお、本実施の形態においては、上記カッターヘッ
ド４に形成された多数の切羽４ａの中で、最もカッター
ヘッド４の外周側に形成された切羽４ａは、先端側シー
ルド筒２，後端側シールド筒３並びに後述する推進管の
外径よりもやや太径の横坑が形成されるよう、外側に延
在されている。したがって、この掘進機１では、上記カ
ッターヘッド４の回転駆動により形成される横坑の内径
は、上記先端側シールド筒２等の外径よりも太径となさ
れ、横坑と先端側シールド筒２等との間には、僅かな空
間（テールボイド）が形成されるよう構成されている。
また、上記先端側シールド筒２内には、上記カッターヘ
ッド４と連結され該カッターヘッド４を回転駆動させる
駆動モータ５が配設されている。また、上記駆動モータ
５の近傍には、上記カッターヘッド４の回転により掘削
されて先端側シールド筒２内に流入した汚泥等が流入す
る先端側排泥管６が設けられ、また上記後端側シールド
筒３内であって上記先端側排泥管６の後端側には、該先
端側排泥管６に流入した汚泥等を受ける排泥槽７が配設
されている。そして、この排泥槽７には、該排泥槽７内
の汚泥等をさらに後方に移送させるための後端側排泥管
８が設けられ、この後端側排泥管８は、上記後端側シー
ルド筒３の後端側から、掘進機１により形成された横坑
から発進立坑を通って地上まで配設されている。

【００１２】そして、上記後端側シールド筒３の後端に
は、第１の滑材を注入する第１の滑材注入装置１０が配
設されており、この第１の滑材注入装置１０の後端には
推進管１１，１２が設けられている。上記第１の滑材注
入装置１０は、請求項３記載の滑材注入装置であるとと
もに請求項４記載の第１の滑材注入装置である。すなわ
ち、本実施の形態においては、この第１の滑材注入装置
１０は、掘進機１と推進管１１との間に設けられてい
る。この第１の滑材注入装置１０は、図２に示すよう
に、先端側が上記後端側シールド筒３の内周面に固定さ
れたリブ３ａの背面に正面が当接するとともに断面コ字
状に成形されたリング状の前端側挿入部１３と、この前
端側挿入部１３の後端に形成されてなる滑材排出部１４
と、この滑材排出部１４の後端に形成されてなり推進管
１１の前端側が内側に挿入される後端側挿入部１５とを
有している。上記滑材排出部１４の内周面には、全部で
６つの内側凹部１４ａが形成され、また外周面には該内
側凹部１４ａに対応した位置に外側凹部１４ｂが形成さ
れている。これら内側凹部１４ａと外側凹部１４ｂと
は、それぞれ仕切り板部１４ｃを挟んで内側又は外側に
形成されており、これら各仕切り板部１４ｃには、２つ
の円形状の透孔（符号は省略する。）が穿設されてお
り、これら２つ透孔の一方には、一方の管部１６の基端
が挿通固定され、他方の透孔には、他方の管部１７の基
端が挿通固定されている。すなわち、この第１の滑材注
入装置１０はほぼ全体がリング状に成形され、該第１の
滑材注入装置１０の内側と外側とは、上記各一方及び他
方の管部１６，１７を介して連通している。

【００１３】そして、この第１の滑材注入装置１０の内
側には、図３に示すように、一方の滑材注入管１８と他
方の滑材注入管１９（図３には図示されていない。図４
参照）が取り付けられている。これら一方及び他方の滑
材注入管１８，１９は、図４に示すように、円弧状に成
形された管本体部１８ａ，１９ａと、この管本体部１８
ａ，１９ａの中途部から分岐してなる全部で６つの分岐
管部１８ｂ，１９ｂとを有している。なお、上記一方の
管本体部１８ａには、図１に示すように、一方のチュー
ブ２０の一端が固定され、他方の管本体部１９ａには、
他方のチューブ２１の一端が固定されている。そして、
上記一方の滑材注入管１８に形成された６つの分岐管部
１８ｂは、図３に示すように、上記一方の管部１６に接
続されている。また、上記他方の滑材注入管１９に形成
された６つの分岐管部１９ｂは、上記他方の管部１７に
接続されている。そして、上記一方の滑材注入管１８に
は、図１に示すように、上記一方のチューブ２０の一端
が接続され、この一方のチューブ２０の他端は、一方の
ポンプ２２に接続され、この一方のポンプ２２は、一方
の滑材タンク２３に接続されている。また、上記他方の
滑材注入管１９には、上記他方のチューブ２１の一端が
接続され、この他方のチューブ２１の他端は、他方のポ
ンプ２４に接続され、この他方のポンプ２４は、他方の
滑材タンク２５に接続されている。なお、上記一方の滑
材タンク２３内には、水ガラス及び珪酸ソーダを主原料
とした一方の滑材が充填されており、上記他方の滑材タ
ンク２５内には、重炭酸ソーダを主原料とした他方の滑
材が充填されている。

【００１４】したがって、上記一方の滑材タンク２３内
に充填された一方の滑材は、上記一方のポンプ２２の駆
動力により一方のチューブ２０を介して一方の滑材注入
管１８内に流入し、６つの分岐管部１８ｂから前記各外
側凹部１４ｃ内に流出される。また、上記他方の滑材タ
ンク２５内に充填された他方の滑材は、上記他方のポン
プ２４の駆動力により他方のチューブ２１を介して他方
の滑材注入管１９内に流入し、６つの分岐管部１９ｂか
ら前記各外側凹部１４ｃ内に流出され、この外側凹部１
４ｃ内において、上記一方の滑材と混合される。

【００１５】また、上記第１の滑材注入装置１０を構成
する上記後端側挿入部１５内には、前述したように、推
進管１１の前端側が挿入されており、この推進管１１の
後端面にはさらに次の推進管１２の先端面が当接してい
る。そして、これらの推進管１１，１２には、本発明を
構成する第２の滑材注入装置２７が配設されている。上
記各推進管１１，１２には、図示しない透孔が該推進管
１１，１２の周回り方向に複数形成され、これらの透孔
には第２の滑材を注入する注入管２８が取り付けられて
おり、これらの注入管２８には、それぞれ図示しない電
磁弁が内蔵された中継箱２９を介して第２の滑材をこれ
らの注入管２８内に流入させる第２のチューブ２９に接
続されている。この第２のチューブ２９は、地上に設置
された第２のポンプ３０に接続され、この第２のポンプ
３０は、第２の滑材が充填されている第２の滑材タンク
３１に接続されている。

【００１６】そして、最も後端に配設された推進管１２
の後方には、本発明を構成する押圧装置としてのジャッ
キ３２が配設されている。このジャッキ３２は、上記推
進管１２の後端を押圧することにより、掘進機１の駆動
による掘削に従って該掘進機１及び推進管１１，１２を
前方に推進させるものである。そして、このジャッキ３
２には、該ジャッキ３２による押圧速度を検出する速度
検出装置３３が接続されており、この速度検出装置３３
は、地上に配設されたコンピュータ３４に接続されてい
る。このコンピュータ３４は、中央演算処理装置（ＣＰ
Ｕ）及び記憶装置が内蔵されてなるものであり、前述し
た一方及び他方のポンプ２２，２４と第２のポンプ３０
に接続されている。すなわち、このコンピュータ３４
は、第１の滑材の注入量を制御する注入量制御装置であ
り、後述するように速度検出装置３３により検出された
検出速度が、記憶装置に記憶された所定の速度よりも低
速となった場合には、上記一方及び他方のポンプ２２，
２４の駆動速度を低速とし高速となった場合には該一方
及び他方のポンプ２２，２４の駆動速度を高速とするこ
とにより掘進機１及びこの掘進機１に続く推進管１１，
１２の速度により第１の滑材の注入量を制御するもので
ある。また、後述する各推進管１１，１２に取り付けら
れた歪み検出装置により検出された歪みは、このコンピ
ュータ３４に接続されたモニターにより推力として表示
され、該推進管１１，１２の何れかが記憶装置に記憶さ
れた所定の歪み量よりも増大した場合には、作業者によ
り図示しないコントローラにより上記中継箱２９に内蔵
された電磁弁を遠隔操作して開放する。

【００１７】また、前記推進管１１，１２の内周面に
は、図５及び図６に示すように、該推進管に生じた歪み
を検出する歪み検出装置（歪み検出センサ）３６が、取
付金具３７，３７を介して着脱可能に取り付けられてい
る。そして、これらの歪み検出装置３６は、それぞれ上
記コンピュータ３４に接続されている。

【００１８】以下、上述した本実施の形態に係る推進管
摩擦低減装置の動作について説明する。先ず、駆動モー
タ５の駆動によりカッターヘッド４を回転駆動させる
〔掘削工程〕とともに、前記ジャッキ３２を駆動させる
〔押圧工程〕と、カッターヘッド４に固定された切羽４
ａにより地盤は掘削され、掘削された汚泥等は先端側排
泥管６から排泥槽７を通って後端側排泥管８を介して地
上に搬送されるとともに、ジャッキ３２の駆動力により
掘進機１及び推進管１１，１２は、徐々に先方に押圧さ
れて行く。このとき、上記ジャッキ３２に接続された速
度検出装置３３により検出された速度がコンピュータ３
４内の記憶装置に記憶された所定の速度よりも低速であ
ることが判別される〔速度検出工程〕と、上記一方及び
他方のポンプ２２，２４の駆動速度を低速とし、一方及
び他方の滑材タンク２３，２５内に充填された一方及び
他方の滑材が、それまで注入されたいた注入量よりも少
量の滑材（第１の滑材）が上記第１の滑材注入装置１０
から注入される〔（第１の）滑材注入工程〕。また、上
記速度検出装置３３により検出された速度が低速状態か
ら加速された場合には、その速度に応じて上記一方及び
他方のポンプ２２，２４の駆動速度が変更され、一方及
び他方の滑材タンク２３，２５内に充填された一方及び
他方の滑材が、それまで注入されたいた注入量よりも増
量される。このように、第１の滑材注入装置１０から注
入された第１の滑材Ｓ₁ （一方及び他方の滑材）は、図
７に示すように、推進管１１，１２の外周面に層を形成
する。

【００１９】また、このようにジャッキ３２の駆動力に
より掘進機１及び推進管１１，１２は、徐々に先方に押
圧されて行く過程において、上記各推進管１１，１２に
取り付けられた各歪み検出装置３６によるそれぞれ推進
管１１，１２の歪みは、上記コンピュータ３４において
演算され推力としてモニターに表示される。そして、こ
のモニターに表示された推力が該コンピュータ３４内の
記憶装置に記憶された所定の歪み量（推力）よりも大き
い場合〔歪み検出工程〕には、作業者により図示しない
コントローラによりその推力が増大した推進管１１又は
推進管１２に対応した中継箱２９内の電磁弁を駆動さ
せ、第２の滑材が該推進管１１，１２に形成された透孔
から外周側に注入させる〔第２の滑材注入工程〕。した
がって、前記第１の滑材注入装置１０により第１の滑材
Ｓ₁ が注入されるとともに、第２の滑材注入装置２７に
より第２の滑材Ｓ₂ が注入されると、図８に示すよう
に、上記第１の滑材Ｓ₁ の内側に層を形成する。この結
果、上記第１の滑材Ｓ₁ 及び／又は第２の滑材Ｓ₂ によ
り、推進管１１，１２の外周に受ける摩擦抵抗は低減さ
れる。

【００２０】したがって、上述した本実施の形態に係る
推進管摩擦低減装置によれば、第１の滑材注入装置１０
による第１の滑材Ｓ₁ の注入量は、押圧装置であるジャ
ッキ３２の速度に応じて自動的に制御されるものであ
り、また、第２の滑材については、前記歪み検出装置３
６により所定の歪み量（推力）に達しない場合には、注
入されない。このため、この推進管摩擦低減装置によれ
ば、従来の工法や装置のように、極めて大量の滑材を用
意する必要はなくなり、低コストとすることが可能とな
る。

【００２１】なお、上記実施の形態においては、請求項
３記載の発明を構成する滑材注入装置及び請求項４記載
の第１の滑材注入装置を、掘進機１と該掘進機１の後端
に連続する推進管１１との間に設けたものを図示して説
明したが、本発明は、上記滑材注入装置又は第１の滑材
注入装置を、掘進機１の後端に一体として設けたもので
あっても良い。

【００２２】

【発明の効果】上述した本発明の一実施の形態の説明か
らも明らかなように、本発明（請求項１記載の発明）で
は、上記歪み検出工程は、上記推進管の内周面に着脱可
能となされた固定部材を介して取り付けられる歪みセン
サによりなされ、上記第２の滑材注入工程は、この歪み
センサによる歪みの検出結果にしたがって、作業者によ
り第２の滑材の注入の開始及び停止が遠隔操作されるも
のであることから、第２の滑材は常に注入されるもので
はなく、この歪みセンサによる歪みの検出結果により行
われる。したがって、この発明によれば、第２の滑材の
注入に必要なコストを十分低減させることができる。ま
た、本発明を構成する歪みセンサは、推進管の内側面に
着脱可能となされた固定部材を介して取り付けられるこ
とから、繰り返して使用することができる。

【００２３】また、第２の発明（請求項２記載の発明）
では、第１の滑材は、注入量制御装置により、速度検出
装置により検出した押圧装置の押圧速度に応じて上記第
１の滑材注入装置による注入量が制御されるものであ
り、第２の滑材は、コントローラにより、歪み検出装置
による歪みの検出結果に応じて上記第２の滑材注入装置
による注入を遠隔操作により開始又は停止されるもので
あることから、掘進機や推進管の速度や歪みに応じて不
必要な滑材は注入されない。また、本発明を構成する歪
み検出装置は、推進管の内側面に着脱可能となされた固
定部材を介して取り付けられることから、繰り返して使
用することができる。したがって、この第２の発明に係
る推進管摩擦低減装置によれば、一層コストを低減させ
ることができる。

【００２４】また、第４の発明では、第１の滑材は、注
入量制御装置により、速度検出装置により検出した押圧
装置の押圧速度に応じて上記第１の滑材注入装置による
注入量が制御されるものであり、第２の滑材は、コント
ローラにより、歪み検出装置による歪みの検出結果に応
じて上記第２の滑剤注入装置による注入を遠隔操作にて
開始又は停止されるものであることから、掘進機や推進
管の速度や歪みに応じて不必要な滑材き注入はされな
い。したかって、この発明によれば、一層コストを低減
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る摩擦低減
システム全体を模式的に示す模式図である。

【図２】図２は、第１の滑材注入装置を示す側断面図で
ある。

【図３】図３は、第１の滑材注入装置を示す正断面図で
ある。

【図４】図４は、第１の滑材注入装置を構成する一方及
び他方の滑材注入管を示す斜視図である。

【図５】図５は、歪み検出装置（歪み検出センサ）の取
付状態を示す正面図である。

【図６】図６は、歪み検出装置（歪み検出センサ）の取
付状態を示す側面図である。

【図７】図７は、推進管の外周に第１の滑材が注入され
た状態を模式的に示す正断面図である。

【図８】図８は、推進管の外周に第１の滑材が注入され
た後に第２の滑材が注入された状態を模式的に示す正断
面図である。

【符号の説明】

１ 掘進機 ４ カッターヘッド １０ 第１の滑材注入装置 １１，１２ 推進管 ２７ 第２の滑材注入装置 ３２ ジャッキ ３３ 速度検出装置 ３４ コンピュータ ３６ 歪み検出装置 Ｓ₁ 第１の滑材 Ｓ₂ 第２の滑材

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッターヘッドが先端に設けられた掘進
   機により地中を掘削する掘削工程と、該掘削機の後端に
   連続する推進管を上記掘削機側に押圧する押圧工程と、
   上記掘削機の後端又は該掘削機と推進管との間の何れか
   から該推進管の外周側に第１の滑材を注入する第１の滑
   材注入工程と、上記推進管に生じた歪みを検出する歪み
   検出工程と、上記推進管の中途部から該推進管の外周側
   に第２の滑材を注入する第２の滑材注入工程と、を備え
   てなるものであって、 上記歪み検出工程は、上記推進管の内側面に着脱可能と
   なされた固定部材を介して取り付けられる歪みセンサに
   よりなされ、 上記第２の滑材注入工程は、この歪みセンサによる歪み
   の検出結果にしたがって、作業者により第２の滑材の注
   入の開始及び停止が遠隔操作されることを特徴とする推
   進管の摩擦低減工法。
2. 【請求項２】 カッターヘッドが先端に設けられた掘進
   機の後端又は該掘進機と該掘進機の後端に続く推進管と
   の間の何れかに設けられ第１の滑材を推進管の外周側に
   注入する第１の滑材注入装置と、上記掘進機の後端に連
   続する推進管を該掘進機側に押圧する押圧装置と、上記
   押圧装置による押圧速度を検出する速度検出装置と、上
   記推進管の中途部から該推進管の外周側に第２の滑材を
   注入する第２の滑材注入装置と、上記掘進機に続く多数
   の推進管の内周面に着脱可能となされた固定部材を介し
   て取り付けられ該推進管に生じた歪みを検出する歪み検
   出装置と、上記速度検出装置により検出した押圧装置の
   押圧速度に応じて上記第１の滑材注入装置による第１の
   滑材の注入量を制御する注入量制御装置と、上記歪み検
   出装置による歪みの検出結果に応じて上記第２の滑材注
   入装置による第２の滑材の注入を遠隔操作にて開始又は
   停止させるコントローラと、を備えてなることを特徴と
   する推進管摩擦低減装置。